保鲜冰箱间室氧分压对果蔬的保鲜效果研究

薛谊 马坚 李晓峰 朱小兵 曹建康 黄东 郭慧媛

1.中国农业大学食品科学与营养工程学院 北京 100083；2.海尔智家股份有限公司 山东青岛 266000；3.西安交通大学能源与动力工程学院 陕西西安 710049

1 引言

果蔬含有丰富的营养物质，是人们日常生活中必不可少的食物。2019年我国水果产量达到2.74亿吨，蔬菜产量达到7.21亿吨[1]，具有很高的市场经济效益。然而，新鲜果蔬含水量较高，在贮藏过程中会发生失水现象，失水、呼吸作用等还会导致果蔬营养品质的下降。因此研究果蔬采后保鲜已经成为了食品工业领域的一大热点。

家用电冰箱的冷藏环境为果蔬提供了非常有效的保存与保鲜方式[2]。冰箱中的温度、相对湿度及气体成分是影响食品贮藏期间品质变化和预防腐败的三大关键因素[3]，普通冰箱能够实现控温，但内部相对湿度较低，空载时相对湿度变化范围是40%～70%[4]，无法达到果蔬的贮藏要求（一般为85%～90%）；频繁开、关冰箱门也会造成冰箱内部气体成分和湿度的波动，不利于果蔬的贮藏。

为此，发明精准控制保鲜冰箱，通过富氧膜分离（Membrane Separation Atmosphere，MSA）保鲜技术，实现冰箱的氧分压和湿度调节。氧气在富氧膜中渗透速率大于氮气，能优先透过富氧膜，再通过泵排出密封抽屉，从而降低保鲜抽屉中的氧分压。但是氧气在排出密封抽屉的过程中，往往会带走微量的水分，导致相对湿度下降。目前对保鲜冰箱的研究多集中于温湿度对食品保鲜效果的研究[5]，对于保鲜冰箱中气体成分及其与相对湿度综合作用的研究较少，保鲜冰箱在降低氧分压和湿度变化中取得保鲜效果最佳的条件仍未可知。

为了探究适宜的氧气与湿度组成，以海尔新型保鲜冰箱（BCD-520WIGZU1）为研究对象，选取新鲜蔬菜（菠菜、生菜、黄瓜）和水果（草莓、蓝莓、猕猴桃），通过测定贮藏期间果蔬失重率、硬度、可溶性固形物、维生素C、多酚的变化，评价三种不同参数（A1：氧分压21%，相对湿度90%；A2：氧分压18%，相对湿度88%；A3：氧分压15%，相对湿度86%）的保鲜冰箱在果蔬保鲜效果上的差异。

2 材料和方法

2.1 材料与仪器

黄瓜、菠菜、生菜、蓝莓、草莓、猕猴桃购买于北京市某超市，选择新鲜、没有机械损伤、成熟度一致的果实，购买后立即运回实验室。

草酸、抗坏血酸、2，6-二氯靛酚、盐酸、甲醇、氢氧化钠、氯化钡、酚酞均为分析纯。

BCD-520WIGZU1型保鲜冰箱，海尔智家股份有限公司；电子天平；匀浆机；离心机；硬度计；质构分析仪；便携式手持折光仪；UV1240紫外可见光分光光度计。

2.2 实验方法

2.2.1 样品处理

蓝莓、草莓、猕猴桃分别分装于经紫外杀菌的自封袋（不密封，下同）中，置于A1、A2、A3冰箱MSA抽屉中贮存20 d。菠菜、生菜分别包扎成捆，每捆质量250 g左右，黄瓜切分成4 cm的小段，分别放入无菌自封袋中，置于A1、A2、A3冰箱MSA抽屉中贮存20 d。

2.2.2 失重率的测定

将贮藏前的六种果蔬称重，并记录其原始重量W0（g）。放入A1、A2、A3三个冰箱的MSA抽屉中，记录六种果蔬在5 d、10 d、15 d、20 d时的重量W（g）。失重率X（%）的计算公式为：

2.2.3 硬度的测定

水果硬度的测定采用张微等人[6]的方法：用果实硬度计测定，在果实中部四面对称的部位去掉直径为2 cm的表皮，用直径1 cm圆形探头进行打孔测定。

蔬菜硬度测定采用张鹏等[7]的方法：采用质构分析仪测定，P/2柱头（Φ=2 mm），测前速率为5.0 mm/s，测试速率为2.0 mm/s，穿刺深度为2 mm，其中菠菜、生菜选取距跟部2 cm部位，黄瓜切成大小一致、边长1 cm的方形进行测定。

2.2.4 可溶性固形物含量的测定

采用便携式手持折光仪测定。在水果不同部位均匀取样，放入料理机中匀浆，对匀浆液进行测定。

2.2.5 维生素C的测定

采用曹建康等[8]的2，6-二氯靛酚滴定法测定整个果蔬中的维生素C含量。

2.2.6 多酚的测定

参照曹建康等[8]的方法，用吸光度法进行测定：将果蔬切碎后加入预冷的1% HCl-甲醇溶液，于组织匀浆机充分匀浆，然后离心提取上清液直接于280 nm波长下比色。以每克鲜重果蔬组织在波长280 nm下的吸光度表示总酚含量，即OD280/g。

2.3 数据处理

采用SPSS 23.0进行数据分析，用LSD法进行显著性检验，显著性水平为0.05。实验数据表示方法为平均值±标准差，采用EXCEL绘制折线图。

3 结果与分析

3.1 间室氧分压对果蔬失重率的影响

新鲜果蔬含水量很高，在贮藏过程中，由于呼吸作用和蒸腾作用，果蔬会发生不同程度的失水。失水会破坏果蔬的外观和营养品质，因此失重率的变化是衡量果蔬新鲜程度的重要指标之一。贮藏环境中较低的氧分压可以降低果蔬的呼吸强度，较高的湿度能降低蒸腾速率，从而减缓果蔬的失重。三种保鲜冰箱中贮藏的果蔬失重率如图1所示。

由图1可知，在20 d的贮藏期中，果蔬的失重率都有所上升，不同果蔬失重率略有差异。其中，菠菜和生菜的失重最为明显，草莓、蓝莓、猕猴桃和黄瓜的重量变化略小。对草莓、蓝莓、猕猴桃三种水果，A1冰箱中的失重率最大，贮存效果最差；对菠菜、生菜、黄瓜三种蔬菜，A3冰箱中的失重率最大，贮存效果最差。原因可能是：从果蔬组织结构来看，具有高的比表面积的植物丧失水分速率大一些[9]，菠菜和生菜叶片大而薄，黄瓜切成小段也增加了比表面积，A3相对湿度低，不利于其水分的维持，因此菠菜、生菜、黄瓜在A3中贮存效果最差；而对草莓、蓝莓、猕猴桃而言，比表面积较小，呼吸作用占主导，较大的氧分压使其呼吸作用增强，因此在A1中贮存效果最差。

图1 冷藏过程中果蔬的失重率变化

3.2 间室氧分压对果蔬硬度的影响

果实硬度大小是衡量果实贮藏过程中及结束贮藏时果实品质好坏的重要指标之一[10]。通过判断果蔬硬度值变化，可以判断果实组织软化的程度，进而衡量果实的新鲜程度[11]。从表1可以看出，蓝莓、猕猴桃、生菜、黄瓜在三种冰箱中贮藏15 d后，硬度有不同程度的减小，在氧分压高的A1中下降程度最大，而在A2、A3中下降程度较小。其中，猕猴桃硬度下降最明显，在A1中硬度下降高达72%，而在A2、A3中仅下降54%和37%。蓝莓、猕猴桃和生菜在A1中贮存15 d与在A2、A3中硬度变化之间存在显著性差异（P＜0.05）。可以认为A1冰箱对果蔬贮藏期间硬度的下降影响最大，A2、A3影响较小。

表1 冷藏过程中果蔬硬度的变化（单位：105 Pa）

3.3 间室氧分压对果蔬可溶性固形物含量的影响

可溶性固形物是影响果实感官品质的重要指标[12]。果蔬采后贮藏前期，其中的大分子物质，如淀粉和纤维素等分解，可溶性固形物积累量大于消耗量，含量呈增加趋势，随着贮藏时间延长，消耗逐渐超越积累，可溶性固形物含量减少[13]。

如表2所示，草莓、生菜、黄瓜在经过15 d的贮存后，果实中可溶性固形物含量均有所下降，其中A3组的可溶性固形物含量显著高于A1和A2（P＜0.05），变化最小。例如黄瓜在A1冰箱贮藏15 d后可溶性固形物下降达18%，而在A3中仅下降13%。

表2 冷藏过程中果蔬可溶性固形物含量的变化（单位：%）

而猕猴桃在贮藏15 d后可溶性固形物含量增加，A1中含量显著高于A2和A3（P＜0.05）。根据颜廷才等人[14]的研究，猕猴桃采收时不完全成熟，在贮藏期间开始后熟，其中的淀粉转为可溶性糖，可溶性固形物含量增加，在贮藏45 d时才达到最高含量。后熟过程中淀粉和纤维素等大分子物质的分解需要在果蔬中酶的催化下完成，A2、A3氧分压较低，抑制了酶活性，因此不利于可溶性固形物的积累。

3.4 间室氧分压对果蔬维生素C 含量的影响

维生素C是果蔬中很重要的一类营养物质，是一种高效的抗氧化剂。果蔬采后由于机械损伤、贮藏环境中氧气作用等，导致维生素C含量下降。由表3可知，六种果蔬在贮藏15 d后维生素C含量大幅度下降，除草莓和猕猴桃，其他果蔬维生素C含量下降程度超过50%。对草莓和蓝莓，A3中的维生素C损失最小，A1次之，A2最大；对猕猴桃和生菜，A2中的维生素C损失最小。猕猴桃在A2中的维生素损失约为30%，而在A1中的损失接近40%；对菠菜和黄瓜，A1中的维生素C损失最小。

表3 冷藏过程中果蔬维生素C含量的变化（单位：mg/100 g）

3.5 间室氧分压对果蔬多酚含量的影响

果蔬中的酚类物质包括水解单宁、缩合单宁和复杂多酚等[15]，具有抗氧化、清除自由基等功能，也是果蔬中重要的一类抗氧化物质。由表4可知，蓝莓、草莓中多酚含量很高，菠菜、生菜、黄瓜中多酚含量较少。果蔬中的酚类物质会因贮藏环境的不同而发生不同程度的损失。A1、A2、A3冰箱中贮藏15 d后的蓝莓、菠菜、生菜的多酚含量之间没有显著性差异；A1冰箱中贮藏15 d后的草莓多酚含量显著低于A2和A3中（P＜0.05），A1中多酚下降率达36%；与对照组相比较，A1、A3中黄瓜多酚含量下降率均超过70%，而A2冰箱中多酚的下降仅为63%，A2冰箱中贮藏15 d后的黄瓜多酚含量显著高于A1、A3中（P＜0.05）。

表4 冷藏过程中果蔬多酚含量的变化（单位：OD280/g）

4 结论

本研究发现，保鲜冰箱间室氧分压及相对湿度对不同果蔬的理化性质的影响有所不同。总体看来，具有较低氧分压（15%、18%）及相对湿度（86%、88%）的保鲜冰箱对草莓、蓝莓、猕猴桃、菠菜、生菜、黄瓜的保鲜效果优于常氧高湿型（氧分压21%，湿度90%）保鲜冰箱。保鲜冰箱间室中，较低的氧分压能够抑制果蔬的呼吸，缓解果蔬中营养物质的损失，使果蔬的硬度、可溶性固形物、维生素C、多酚得到最大程度的保留。湿度变化对于果蔬的贮藏品质也有重要影响，低氧型保鲜冰箱的相对湿度较低，对于菠菜、生菜这种比表面积大的果蔬，不能最大限度保留其水分，因此贮藏这类果蔬时应以提高湿度为主，来提高果蔬的贮藏质量。不同的氧气含量及湿度对其他果蔬保鲜的效果有待于进一步研究。